高层建筑结构设计

高层建筑构造授课教师：季韬1第三章高层建筑构造荷载作用与构造设计原那么3.1恒荷载及楼面活荷载的计算3.2风荷载的计算3.3地震作用的计算3.4荷载效应组合3.5构造简化计算原那么3.6改动效应简化计算3.7抗震设计的普通原那么23.1恒荷载及楼面活荷载的计算*.高层建筑遭到的荷载与作用有哪些?1〕竖向荷载〔恒荷载和活荷载〕2〕风荷载3〕地震作用4〕施工荷载5〕由于资料体积变化受阻引起的作用(包括温度、混凝土的徐变和收缩引起的作用〕6〕地基不均匀沉降3*.高层建筑受荷特点是什么?程度荷载的影响显著添加，成为高层建筑构造设计的主要要素。4*.什么是高层建筑恒荷载?恒荷载包括构造本身的自重和附加于构造上的各种永久荷载。如非承重构件的自重、可挪动的隔墙重、玻璃幕墙及附件重、各种外饰面的资料重、楼面的找平层重、吊在楼下的各种设备管道重。资料的自重可查<建筑构造荷载规范>(GB50009—2001)56*高层建筑活荷载的规定1〕高层建筑楼面活荷载按<建筑构造荷载规范>(GB50009—2001)取用。2)设计楼面梁、墙、柱及根底时，楼面活荷载规范值应乘以规定的折减系数。活荷载的折减系数按<荷载规范>。3〕施工活荷载取1-1.5kN/m2。4〕旋转餐厅轨道和驱动设备的自重应按实践情况确定。75)擦窗机等清洗设备应按其实践情况确定其自重的大小和作用位置。6)活荷载平均为1.5-2kN／m2,活荷载仅占全部竖向荷载的10-15%。7〕在工程设计中，普通将恒荷载与活荷载合并计算，按满载思索，不再思索荷载的不利布置。假设活荷载较大，可将最终的弯矩乘以1.1-1.2%的系数加以放大。8规范规定的活荷载910*。钢筋混凝土高层建筑单位面积分量的取值为多少？1〕框架、框架-剪力墙构造体系12-14kN/m2。2〕剪力墙、筒体构造体系14-16kN/m2。11构造截面尺寸初估柱截面尺寸的估计12第三章高层建筑构造荷载作用与构造设计原那么3.1恒荷载及楼面活荷载的计算3.2风荷载的计算3.3地震作用的计算3.4荷载效应组合3.5构造简化计算原那么3.6改动效应简化计算3.7抗震设计的普通原那么133.2风荷载的计算风对建筑物的作用,会产生如下的结果:1.强风会使外墙，装修等产生损坏；2.风力作用会使构造开裂或留下较大的剩余变形；3.风力使建筑物产生摇摆，使居住者感到不适；4.长期风力作用会使构造产生疲劳。14在高层建筑的抗风设计中，应思索以下问题:1.保证构造具有足够的强度，能可靠地接受风荷载作用下的内力；2.构造必需有足够的刚度，控制高层建筑在程度荷载下的位移，保证良好的居住和任务条件；3.选择合理的构造体系和建筑外形，采用较大的刚度可以减少风振的影响；圆形、正多边形平面可以减少风压的数据；154.尽量采用对称平面外形和对称构造布置，减少风力偏心产生的改动影响；5.外墙、玻璃、女儿墙及其他围护构件必需有足够的强度并与主体构造可靠地衔接。163.2.1风荷载规范值及根本风压

——根本风压值；

——风压高度变化系数；

——风载体型系数；

——风振系数。如何确定风荷载规范值?17*.什么是风荷载根本风压?它应根据<荷载规范>中附表D．4采用，但不得小于0.3kN/m2。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑(60m以上),其根本风压值应按l00年重现期的风压值采用。1819风荷载体型系数与哪些要素有关?不但与建筑的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处置、周围建筑物密集程度及其高低等有关。空心流动产生的涡流，对建筑部分那么会产生较大的压力和吸力。20如何计算体型系数？①圆形和椭圆形平面，②正多边形及三角形平面，n为多边形的边数③矩形、鼓形、十字形平面，21④对于V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑，L形、槽形平面建筑及高宽比H/B大于4、长宽比L/B不大于1.5的矩形和鼓形平面建筑，其风荷载体型系数为1.4.⑤迎风面积取垂直于风向的最大投影面积。⑥在需求更细致进展风荷载计算的情况下，可按<荷载规范>附录采用，或由风洞实验确定。222324风压高度变化系数与哪些要素有关?位于平坦或稍有起伏的高层建筑，其高度变化系数与高度和地面粗糙度类别有关。位于山区的高层建筑，在确定高度变化系数后，还应思索地形条件的修正。25如何对地面粗糙度进和分类？A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域；B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类指有密集建筑群的城市市区；D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区.26如何查风压高度变化系数？27如何思索风载的动力效应?风对建筑构造的作用是不规那么的，通常把风作用的平均值看成稳定风压(即平均风压)，实践风压是在平均风压上下动摇的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而动摇风压使建筑物在平均侧移附近振动。对于高度较大、刚度较小的高层建筑，动摇风压会产生不可忽略的动力效应。目前采用加大风载的方法来思索这个动力效应，即在风压值上乘以风振系数。287.4.1对于根本自振周期T1大于0.25s的工程构造，如房屋、屋盖及各种挺拔构造，以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，均应思索风压脉动对构造发生顺风向风振的影响。风振计算应按随机振动实际进展，构造的自振周期应按构造动力学计算。7.4.2对于普通悬臂型构造，例如构架、塔架、烟囱等挺拔构造，以及高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略改动影响的高层建筑，均可仅思索第一振型的影响。29如何计算风振系数？---振型系数---脉动增大系数---脉动影响系数---风压高度变化系数30如何计算脉动增大系数?31如何计算脉动影响系数？32振型系数应根据构造动力计算确定。对外形、质量、刚度沿高度按延续规律变化的悬臂型挺拔构造及沿高度比较均匀的高层建筑，振型系数也可近似采用振型计算点距室外地面高度与房屋高度H的比值。7.3.2当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜思索风力相互关扰的群体效应；普通可将单独建筑物的体型系数μs乘以相互关扰增大系数，该系数可参考类似条件的实验资料确定；必要时宜经过风洞实验得出。33什么情况下宜采用风洞实验来确定建筑物的风荷载？1.高度大于200m。2.高度大于150m,且有以下情况之一时〔1〕平面外形不规那么，立面外形复杂。〔2〕立面开洞或连体建筑。〔3〕周围地形和环境较复杂。34353.2.2总风荷载和部分风荷载〔1〕总风荷载36〔2〕部分风荷载在迎风面以及房屋侧面宽度为1/6墙面宽度的角隅部分，要验算外墙围护构造强度及衔接强度，迎风面体型系数用1.5，侧面体型系数为-1.5，因此单位面积上的风荷载为：对于阳台、雨笼、遮阳板等悬挑构件应验算上浮风荷载，当上浮风荷载超越自重时，悬挑构件会出现反弯矩，部分向上体型系数取2.0.3738394041作业题：框架剪力墙构造平面如图1所示，高度为45m，共15层，设地域根本风压为0.64kN/m2，D类场地，试求出总风荷载沿高度的分布及总风荷载在平面上的合力作用线。423.3地震作用的计算〔略〕433.4荷载效应组合3.4.1荷载效应和地震作用效应的组合方式在高层建筑构造上，作用有竖向荷载(包括恒荷载和运用荷载)、风荷载；在抗震设计时，还有程度地震作用和竖向地震作用。在构造计算时，该当首先分别计算上述各种荷载作用下产生的效应(内力和位移)，然后将这些内力和位移分别按照建筑物的设计要求，进展组合，得到构件效应的设计值(内力设计值和位移设计值)。443.4.2非抗震设计时的组台

非抗震设计时，荷载效应组合的设计值按以下公式确定:45ψQ、ψW——分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制造用时应分别取0.7和0.0；当可变荷载效应起控制造用时应分别取1.0和0.6或0.7和1.0。(注：对书库、档案库、贮藏室、通风机房和电梯机房，楼面活荷载组合值系数取0.7的场所应取为0.9。)46各分项系数应按以下规定采用：(1)承载力计算时：①永久荷载的分项系数γG：当其效应对构造不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当其效应对构造有利时，应取1.0；②楼面活荷载的分项系数γQ：普通情况下应取1.4；③风荷载的分项系数γW—应取1.4。(2)位移计算时，各分项系数均应取1.0。47高层建筑中活荷载所占的比例很小，而且普通不思索活荷载的不利分布，按满载计算，所以经常将恒荷载和活荷载合并为竖向荷载进展一次性处置，这时竖向荷载效应的分项系数人可取为1.25。内力那么应思索表3.14中的各个组合，分别进展配筋计算，取最大配筋值为截面设计的结果。非抗震设计时，分别计算出竖向荷载、风荷载所产生的位移后，总位移可直接相加(分项系数为1.0)；48493.4.3抗震设计时的组合抗震设计时，思索荷载效应和地震作用效应组合的设计值按下式确定S--荷载效应和地震作用效应组合的设计值SGE—重力荷载代表值的效应；SEhk一程度地震作用规范值的效应SEvk一竖向地震作用规范值的效应50γG一重力荷载分项系数；γw一风荷载分项系数；γEh—程度地震作用分项系数；γEv—竖向地震作用分项系数；ψW—风荷载的组合系数，应取0.2：各分项系数应按以下规定采用：(1)承载力计算时，分项系数应按表3.15采用。(2)位移计算时，各分项系数均应取1.0。5152533.5构造简化计算原那么3.5.1弹性任务形状在抗震设计时，构造计算是对多遇的小震进展的，此时构造处于不裂的弹性阶段。但对于某些构件，由于按弹性计算所得的内力过大，出现截面设计困难，配筋不合理的情况，例如，连梁可思索刚度折减系数。“大震不倒〞经过构造要求予以保证，内力计算已无意义。543.5.2高层建筑构造应思索整体任务高层建筑楼板在本身平面内的刚度是很大的，几乎不产生变形，同层各构件的程度位移一样。剪力墙构造中各片墙的程度力大致按其等效刚度分配。框架构造中的各片框架程度力大致按其抗侧刚度分配。框架-剪力墙和筒体构造那么受力较为复杂，要进展专门的计算。553.5.3楼板在本身平面内的刚度为无限大，平面外的刚度可以不思索楼板好像程度放置的深梁，在平面内刚度非常大，在平面内只需刚体位移—平动和挪动，不改动外形。现浇楼板可以满足楼板刚度无限大的假定。框架-剪力墙采用装配式楼面时，必需加现浇面层。楼板